毛久昌

(揚(yáng)州大洋造船有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225107)

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淺析造船企業(yè)設(shè)備監(jiān)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

毛久昌

(揚(yáng)州大洋造船有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225107)

為了加強(qiáng)對(duì)造船企業(yè)設(shè)備的管理，指出了造船企業(yè)設(shè)備管理的發(fā)展趨勢(shì)。首先介紹了造船企業(yè)設(shè)備管理的現(xiàn)狀，然后分析了設(shè)備管理目前存在的問(wèn)題，最后提出了基于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的造船企業(yè)設(shè)備遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)。這些技術(shù)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各種設(shè)備的工作參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行報(bào)警并處理，保障了生產(chǎn)人員的安全，促進(jìn)了造船企業(yè)的信息化建設(shè)。

造船企業(yè)；船廠設(shè)備；監(jiān)控系統(tǒng)；發(fā)展趨勢(shì)

0 引言

由于船廠設(shè)備種類繁多，經(jīng)常會(huì)發(fā)生設(shè)備事故，如起重設(shè)備倒塌設(shè)備的違規(guī)操作等，因此對(duì)船廠設(shè)備進(jìn)行定期檢查和維修，是船廠安全生產(chǎn)的重要保障。目前船廠設(shè)備管理主要采用日點(diǎn)檢、周巡檢和特種設(shè)備的定期檢測(cè)方法，這種管理模式不能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的問(wèn)題，給生產(chǎn)人員帶來(lái)安全隱患，因而迫切需要設(shè)計(jì)一套完整的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)地監(jiān)控各種設(shè)備的工作參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)報(bào)警提示，以保證生產(chǎn)人員的安全，節(jié)省設(shè)備故障耗費(fèi)的時(shí)間，提高船廠的生產(chǎn)效率。

設(shè)備監(jiān)控技術(shù)在建筑、電力等行業(yè)已經(jīng)大量應(yīng)用，而船廠的設(shè)備監(jiān)控技術(shù)目前應(yīng)用較少。張逸等[1]研究了電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體架構(gòu)、通信體系及軟件系統(tǒng)的現(xiàn)狀，并分析了監(jiān)控系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，指出監(jiān)控系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。趙曉宇[2]綜述了建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷史，分析了監(jiān)控系統(tǒng)目前存在的關(guān)鍵問(wèn)題，指出監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。谷現(xiàn)良[3]介紹了南寧機(jī)場(chǎng)T2航站樓暖通設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的組成、設(shè)計(jì)流程和設(shè)備監(jiān)控軟件的編制。吳輝[4]根據(jù)地鐵車站的環(huán)境控制要求設(shè)計(jì)了地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。吳志東等[5]基于3G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)了船舶遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了船舶動(dòng)態(tài)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控。劉子晗等[6]設(shè)計(jì)了基于GSM通信技術(shù)與ARM處理器的船用設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握船舶設(shè)備的工作參數(shù)及故障信息，實(shí)現(xiàn)船舶的智能化管理。

1 造船企業(yè)設(shè)備管理現(xiàn)狀

1.1 生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)介

船廠生產(chǎn)設(shè)備主要包括機(jī)加工設(shè)備(切割機(jī)、液壓機(jī)、卷板機(jī)等)、運(yùn)輸設(shè)備(平板車、叉車、卡車等)、焊機(jī)(二氧化碳焊機(jī)、埋弧焊機(jī)、交直流焊機(jī)等)、起重設(shè)備(龍門吊、塔機(jī)、行車等)、風(fēng)機(jī)類(防爆風(fēng)機(jī)、離心風(fēng)機(jī)等)和塢門設(shè)備(塢門、船塢泵等)。船廠生產(chǎn)設(shè)備主要由設(shè)備科負(fù)責(zé)，設(shè)備科人員按照設(shè)備類型及區(qū)域進(jìn)行管理職責(zé)劃分，設(shè)備由指定的設(shè)備科人員進(jìn)行管理。

1.2 造船企業(yè)設(shè)備管理現(xiàn)狀

1.2.1 生產(chǎn)設(shè)備日常檢查

日常維護(hù)保養(yǎng)是船廠設(shè)備保養(yǎng)工作的基礎(chǔ)，目前船廠生產(chǎn)設(shè)備的管理工作主要是日點(diǎn)檢。船廠生產(chǎn)設(shè)備管理流程為：操作工班前對(duì)相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行開工前的日常檢查與潤(rùn)滑；班中要求操作人員嚴(yán)格按照設(shè)備操作規(guī)程操作，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行處理；下班后需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行清掃擦拭工作，并將設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況記錄在設(shè)備運(yùn)行記錄簿上。

在設(shè)備日點(diǎn)檢中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題按照以下2種方法進(jìn)行解決：

①一般的簡(jiǎn)單調(diào)整由操作人員自行處理解決；

②難度較大的故障隱患及時(shí)向維修部門報(bào)修，由專門的維修人員進(jìn)行處理。

船廠的大型設(shè)備都附帶有運(yùn)行記錄表，而像焊機(jī)類的小型設(shè)備則沒(méi)有記錄表。操作人員每天都需要按要求填寫開機(jī)臺(tái)時(shí)間(h)及設(shè)備關(guān)鍵部位檢查情況，使用部門在月底前將設(shè)備運(yùn)行記錄表統(tǒng)一提交給設(shè)備科。廠內(nèi)機(jī)動(dòng)車有單獨(dú)的日點(diǎn)檢表，車輛駕駛員每天按照要求對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行檢查和記錄，并在月底前將機(jī)動(dòng)車日點(diǎn)檢表提交給設(shè)備科。

1.2.2 生產(chǎn)設(shè)備巡檢

根據(jù)船廠的相關(guān)規(guī)定，設(shè)備管理人員與維修工每周對(duì)各部門設(shè)備進(jìn)行一次巡檢，重點(diǎn)設(shè)備每周至少有一臺(tái)數(shù)的巡檢。通過(guò)每周的巡檢指導(dǎo)操作人員解決在設(shè)備使用及保養(yǎng)過(guò)程中存在的問(wèn)題。經(jīng)常督促設(shè)備操作人員遵守操作規(guī)程，合理使用設(shè)備，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行保養(yǎng)。對(duì)重點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)先巡檢、優(yōu)先維修，并及時(shí)做好設(shè)備巡檢記錄，對(duì)設(shè)備存在的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)整改。

1.2.3 特種設(shè)備定期檢測(cè)

船廠特種(生產(chǎn))設(shè)備主要指機(jī)動(dòng)車輛、起重設(shè)備等。按照國(guó)家要求對(duì)特種設(shè)備進(jìn)行定期檢測(cè)，定期檢測(cè)按照國(guó)家規(guī)定的檢驗(yàn)程序進(jìn)行，其流程圖如圖1所示。由船廠使用部門首先進(jìn)行特種設(shè)備自檢，設(shè)備自檢合格后由設(shè)備科向特種設(shè)備檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)提出定期檢測(cè)申請(qǐng)。檢測(cè)機(jī)構(gòu)按照特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范的檢驗(yàn)要求安排檢驗(yàn)時(shí)間進(jìn)行設(shè)備安全性能檢驗(yàn)和能效測(cè)試，并提前3～5 d將進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)日期通知船廠，由船廠做好檢驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作。檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)后，如果有設(shè)備整改意見，設(shè)備科按照意見對(duì)設(shè)備進(jìn)行整改，整改完畢后申請(qǐng)復(fù)檢；如果檢驗(yàn)合格，則可領(lǐng)取檢驗(yàn)合格標(biāo)志。復(fù)檢通過(guò)后可領(lǐng)取設(shè)備檢驗(yàn)合格標(biāo)志，不通過(guò)則報(bào)送特種設(shè)備安全監(jiān)察部門處理。

2 造船企業(yè)設(shè)備管理存在的問(wèn)題

2.1 設(shè)備管理耗費(fèi)大量資源

船廠設(shè)有專門的設(shè)備科對(duì)各設(shè)備進(jìn)行管理，由于設(shè)備種類繁多，需要配備大量的設(shè)備管理人員。設(shè)備的日常管理需要操作人員在開工前耗費(fèi)一定的時(shí)間進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行前檢查，無(wú)疑降低了生產(chǎn)效率。當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在問(wèn)題時(shí)，需要耗費(fèi)大量的人力和聯(lián)絡(luò)時(shí)間來(lái)解決問(wèn)題，并且很難發(fā)現(xiàn)所有設(shè)備的故障，加大了設(shè)備管理的復(fù)雜度和難度。

2.2 設(shè)備運(yùn)行存在安全隱患

目前船廠生產(chǎn)設(shè)備的管理主要是日點(diǎn)檢和每周的巡檢，很難控制設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)。設(shè)備在運(yùn)行時(shí)一旦發(fā)生故障，很有可能會(huì)引起人員受傷、設(shè)備損壞等情況，影響生產(chǎn)。如船廠起重設(shè)備中的龍門吊，在運(yùn)行過(guò)程中如果不實(shí)時(shí)觀察并顯示其運(yùn)行機(jī)構(gòu)間的距離，有可能會(huì)發(fā)生龍門吊之間的碰撞事故。

2.3 操作人員違規(guī)操作

船廠中的設(shè)備事故有很大部分是由于工人的違規(guī)操作引起的。如焊機(jī)操作時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工人為了加快焊接速度，往往會(huì)加大焊接電流，導(dǎo)致焊接成型很不美觀，產(chǎn)生了很多的打磨工作量，明顯地降低了生產(chǎn)效率。

2.4 船廠空間布置局限

目前船廠在一些地方安裝攝像頭等小型有線監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控車間內(nèi)生產(chǎn)或某些設(shè)備的狀態(tài)。船廠有線傳輸方式需要單獨(dú)布設(shè)通信線路，限制了船廠的空間利用，不利于船廠內(nèi)的安全生產(chǎn)。另外，有線傳輸方式對(duì)通信距離也有一定的限制。當(dāng)傳輸距離很遠(yuǎn)時(shí)需要布設(shè)較長(zhǎng)的通信電纜，大大增加了工程成本。

3 造船企業(yè)設(shè)備監(jiān)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用

船廠占地面積大，生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，鋼板材料堆積等對(duì)通信的干擾較大。通過(guò)在船廠內(nèi)鋪設(shè)電纜光纖等有線網(wǎng)絡(luò)，生產(chǎn)信息的實(shí)時(shí)傳遞不能完全實(shí)現(xiàn)。無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)具有布置方便靈活、覆蓋范圍廣、實(shí)時(shí)響應(yīng)等特點(diǎn)，正是船廠通信技術(shù)發(fā)展所需要的。無(wú)線通信技術(shù)具有抗干擾性、安全性高和移動(dòng)性好的優(yōu)點(diǎn)，并且成本每年都有所下降，有利于船廠的信息化建設(shè)。

電磁波信號(hào)在空間中能夠自由傳播，無(wú)線通信技術(shù)正是利用這種特性進(jìn)行信息交換。目前使用比較普遍的遠(yuǎn)距離無(wú)線通信技術(shù)主要有CDMA和GPRS技術(shù)，近距離無(wú)線通信技術(shù)主要有ZigBee、近距離無(wú)線傳輸(NFC)、Bluetooth(藍(lán)牙)、WIFI(無(wú)線局域網(wǎng))和超寬頻(Ultra Wide Band，UWB)技術(shù)。

3.2 無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

進(jìn)入21世紀(jì)后，計(jì)算機(jī)技術(shù)和各種通信技術(shù)都在飛速發(fā)展，制造業(yè)、服務(wù)業(yè)等都在向著自動(dòng)化、信息化、智能化的方向發(fā)展，造船企業(yè)也正在不斷地朝著信息化和智能化方向發(fā)展。為了保障船廠安全生產(chǎn)和操作人員的生命安全，生產(chǎn)設(shè)備的管理問(wèn)題顯得尤為重要，國(guó)內(nèi)很多學(xué)者已經(jīng)開始了無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的研究，這也是造船企業(yè)設(shè)備管理的必然發(fā)展趨勢(shì)。

通過(guò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，操作人員能夠放心地對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。如果設(shè)備出現(xiàn)故障，維修人員可以在第一時(shí)間了解到故障發(fā)生的位置和大致的原因，從而做出正確的判斷并及時(shí)解決問(wèn)題。這樣能保障操作人員的安全，并且可以明顯減少設(shè)備故障時(shí)間，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備的維修費(fèi)用，提高生產(chǎn)效率。

3.3 無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)

通過(guò)在船廠多處區(qū)域架設(shè)無(wú)線路由，實(shí)現(xiàn)了全廠的無(wú)線覆蓋。船廠設(shè)備無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)通常包括信息采集模塊、信息處理模塊、本地監(jiān)控模塊、遠(yuǎn)程傳輸模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊。采用本地監(jiān)控與遠(yuǎn)程監(jiān)控同時(shí)運(yùn)行，此種監(jiān)控系統(tǒng)將采集數(shù)據(jù)全部記錄到本地監(jiān)控系統(tǒng)上，遠(yuǎn)程監(jiān)控以客戶端形式訪問(wèn)本地監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)，避免了因網(wǎng)絡(luò)中斷而產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失的情況。

船廠設(shè)備無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄、歷史數(shù)據(jù)查詢、及時(shí)報(bào)警等功能，大大地提升了設(shè)備的安全性。

在信息采集模塊中，通過(guò)在監(jiān)測(cè)設(shè)備上安裝傳感器，借助傳感器來(lái)采集設(shè)備參數(shù)。傳感器直接與被監(jiān)控設(shè)備相連，檢測(cè)被監(jiān)控設(shè)備需要監(jiān)控的信號(hào)，并與采集裝置相連將信息上傳至信息采集模塊。通過(guò)數(shù)據(jù)采集和控制處理器等軟硬件程序，控制和采集傳感器并將數(shù)據(jù)上傳給本地監(jiān)控中心。

信息處理模塊將信息采集模塊中采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理，即將采集到的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并存儲(chǔ)。本地監(jiān)控模塊包括信息存儲(chǔ)單元、信息顯示單元和控制輸出單元。信息存儲(chǔ)單元保存信息采集模塊中采集到的設(shè)備的相關(guān)工作參數(shù)，保證通過(guò)此模塊能夠?qū)υO(shè)備之前的運(yùn)行狀況進(jìn)行歷史查詢，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以通過(guò)信號(hào)導(dǎo)出接口導(dǎo)出。信號(hào)顯示單元可以在本地實(shí)時(shí)顯示設(shè)備的工作參數(shù)，并通過(guò)車間攝像頭實(shí)時(shí)顯示設(shè)備的工作狀態(tài)畫面。當(dāng)設(shè)備的工作參數(shù)達(dá)到臨近極限狀態(tài)時(shí)，控制輸出單元進(jìn)行預(yù)警，達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)進(jìn)行報(bào)警并切斷工作電路。

遠(yuǎn)程傳輸模塊利用WIFI無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息采集模塊、本地監(jiān)控模塊及遠(yuǎn)程服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行高速可靠傳輸。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由多個(gè)分布在船廠的無(wú)線路由組成。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是利用WIFI無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)與多個(gè)區(qū)域的本地監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信，可以對(duì)船廠內(nèi)所有設(shè)備的狀態(tài)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)，同時(shí)可以實(shí)時(shí)地發(fā)送控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程統(tǒng)一管理。

船廠設(shè)備遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)圖如圖2所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文基于船廠設(shè)備的管理現(xiàn)狀以及設(shè)備管理存在的問(wèn)題，指出了船廠未來(lái)設(shè)備監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)將無(wú)線通信技術(shù)運(yùn)用到船廠設(shè)備管理中，實(shí)現(xiàn)全廠的設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，是船廠信息化建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)。船廠設(shè)備遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的工作參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示、歷史查詢、及時(shí)報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題并解決，保證船廠生產(chǎn)設(shè)備及人員的安全，促進(jìn)船廠的信息化建設(shè)。

[1] 張逸，林焱，吳丹岳. 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015，43(2)：138-147.

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[4] 吳輝. 地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 廣州：廣東工業(yè)大學(xué)，2005.

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2017-01-17

毛久昌(1973—)，男，工程師，從事船廠生產(chǎn)設(shè)備管理技術(shù)。

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